배전계통의 순간저전압 영향 개선을 위한 초전도한류기 적용 방안 연구 :A Study on SFCL Application Method for Improvement of Voltage Sag in a Power Distribution System

김이관

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자료유형: 학위논문

저자정보: 김이관 (숭실대학교, 숭실대학교 일반대학원)

지도교수: 임성훈

발행연도: 2014

저작권: 숭실대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수2

이 논문의 연구 히스토리 (7)

2014

재폐로차단기간 보호협조 동작시 초전도한류기 적용위치 및 임피던스에 따른 순간저전압 분석

김이관 , 노신의 , 김진석 외 3명 전기학회논문지 2014.02 학술저널

배전계통의 순간저전압 영향 개선을 위한 초전도한류기 적용 방안 연구

김이관 전기공학과(일원) 2014.01 학위논문

2013

배전계통에 피크전류제한기능을 갖는 초전도한류기 적용에 따른 순간저전압 분석

김이관 , 김진석 , 노신의 외 3명 한국조명·전기설비학회 학술대회논문집 2013.11 학술대회자료

배전계통에 초전도한류기 적용시 초전도한류기 임피던스에 따른 순간저전압 특성 분석

김이관 , 김진석 , 임성훈 외 1명 대한전기학회 학술대회 논문집 2013.07 학술대회자료

초전도한류기 적용시 리클로져간 보호협조에 따른 순간저전압 영향 분석

김이관 , 김진석 , 조용선 외 3명 한국조명·전기설비학회 학술대회논문집 2013.05 학술대회자료

2012

트리거형 초전도한류기 접점동작 시간에 따른 고장전류 분담 분석

김이관 , 김진석 , 조용선 외 4명 대한전기학회 학술대회 논문집 2012.11 학술대회자료

루프계통에 초전도 한류기 적용에 따른 고장전류 제한특성 분석

김이관 , 김진석 , 조용선 외 3명 한국조명·전기설비학회 학술대회논문집 2012.10 학술대회자료

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현재 산업발전과 함께 전력수요의 지속적인 증가로, 이를 충족하기 위하여 전력계통의 복잡화와 각종 전력설비들의 대용량화가 진행되고 있다. 이 결과 단락전류가 더욱 증가하는 문제가 발생하는 동시에 건전선로의 부하에서는 순간저전압이 발생하는 문제가 따른다. 최근 전력부하의 종류가 반도체, IT기기, 디스플레이 기기이다. 전자제품 부하의 비중이 크며, 이것들은 순간저전압에 대하여 민감한 영향을 받는다.
전력계통에 안정적인 전원 공급을 위해, 고장시 발생되는 높은 고장전류를 감소시키는 방안이 연구되어 왔다. 전력계통을 분리하거나 한류리액터 등을 적용하는 방안을 채택하고 있다. 그러나 이 방안은 전력공급의 신뢰도나 안정도를 저하시키고 평상시 전력손실이 발생하는 문제를 갖고 있다.
고장 발생으로 순간저전압 현상이 발생된다. 순간저전압에 의한 피해를 줄이고 이를 해결하고자 다양한 기기(STATCOM, BES)들이 개발되어 적용되고 있다. 그러나, 계통 운영에 대하여 보상장치들의 적절한 제어가 되지 않으면 계통의 고장전류를 증대시켜 악영향을 줄 수 있다.
최근에는 초전도체의 특성을 이용한 새로운 기술인 초전도한류기가 제시되어 연구되고 있다. 초전도한류기(SFCL)는 퀜치현상을 이용하여 신속하게 고장전류를 감소시킬 수 있는 초전도응용기기로, 다양한 SFCL들이 개발되어 실계통 적용이 기대되고 있다. 그러나, SFCL은 배전선로의 고장전류에 효과적이나 고장시 순간저전압 현상에 따른 기기의 오동작 및 탈락에 대한 적합한 동작을 위한 적용기법이 개발되지 않아 실계통에 적용하는데 제한이 되고 있는 실정이다. 따라서, 배전계통에 초전도 한류기의 적용으로 고장전류 저감과 함께 건전선로 부하의 순간저전압 영향을 개선할 수 있다면, 기존의 전압보상 장치의 제어 및 설치에 대한 문제를 동시에 해결할 수 있을 것으로 기대되고 있다.
본 논문에서는 배전계통에 초전도한류기 적용시 고장전류 제한 및 모선전압의 순간저전압 억제 효과를 초전도한류기의 적용위치, 초전도한류기의 임피던스 크기변화에 따라서 연구하였다. 또, 배전계통의 주로 사용되는 보호기기인 과전류계전기와 재폐로차단기의 보호협조, 그리고 재폐로차단기와 재폐로차단기간의 보호협조를 시뮬레이션과 실제 모의실험을 통해 분석하였다. 초전도한류기의 선로 인출점 적용과 임피던스가 증가할수록 부하 순간저전압이 개선됨을 확인하였다.

With the development of current industry continued increase in demand for electricity, complexity of the power system and the large capacity of various power plants is underway. This result is increased by a fault current at the same time a problem occurs in the sound electrical wire of the instantaneous load voltage is generated a problem that follows. Recent kinds of power load, IT equipment, and a display device. Large proportion of electronic load, these are sensitive against Sags influenced.
For a stable power supply in the power system, the fault current has been studied methods for reducing. The methods are disconnect the power system or using the current limiting reactor. However, this methods are the reliability and stability of power supply degrade, the loss of usual power problems.
Fault occurs due to Voltage sag. the dynamic voltage restorers such as STATCOM, BES has been researched and applied into power system to keep the high power quality which depends on the voltage magnitude and duration. However, if the system of the dynamic voltage restorer for the voltage compensation does not correctly provide control, the power system can make some problems due to increase of fault current.
Recently, the properties of superconductors is studied using a new technology superconducting fault current limiter. Superconducting Fault Current Limiter (SFCL) has been introduced as expected one of more effective solutions for decreasing fault current instantaneously and various SFCL types has been researched and developed to apply into real power system. It is very effective on reducing fault current in the power distribution system. However, it is difficult to apply into power grid because the control techniques of malfunction and protection with voltage sag do not enough when the fault happens.
Accordingly, the distribution system by the application of superconducting fault current limiter in the wire with the limit of fault current to the load at the moment of impact can be improved if a voltage sag, existing control and installation of the voltage compensation device at the same time can solve the problems to be expected.
In this paper, we applied the distribution system fault current limiting SFCL and the bus voltage sag inhibitory effect of the application of SFCL position, SFCL in accordance with changes in the impedance of the size studied. In addition, the distribution system of the commonly used protective devices and reclosing of the breaker overcurrent relay coordination, and coordination between the reclosers and analyzed through simulation and experiment. the power distribution system with the SFCL according to various locations, the effects on the bus voltage sag and the fault current limiting were compared. as the increase of the SFCL’s impedance, the liming of fault current and, the compensation of voltage sag can be investigated to be more effective.

목 차
국문초록 ⅳ
영문초록 ⅴ
제 1 장 서론 1
제 2 장 배전계통에서의 순간저전압 현상 3
2.1 순간저전압의 원인 및 영향 3
2.2 순간저전압의 기존 해결방안 5
2.3 초전도한류기를 이용한 순간저전압 억제효과 7
제 3 장 배전계통에 초전도한류기 적용시 순간저전압
개선효과 분석 8
3.1 모의 배전계통 구성요소 모델링 8
3.1.1 모의 배전계통 모델링 8
3.1.2 과전류계전기 모델링 10
3.1.3 재폐로차단기 모델링 11
3.1.4 초전도한류기 모델링 12
3.2 초전도한류기 적용위치별 순간저전압 개선효과 분석 16
3.2.1 F1위치 고장발생시 고장전류 및 순간저전압 개선효과 분석 16
3.2.2 F2위치 고장발생시 고장전류 및 순간저전압 개선효과 분석 21
3.2.3 F3위치 고장발생시 고장전류 및 순간저전압 개선효과 분석 26
3.3 초전도한류기 사양별 개선효과 분석 35
3.3.1 저항 한류소자 구성시 고장전류 저감효과 및 순간저전압
개선효과 분석 36
3.3.2 리액터 한류소자 구성시 고장전류 저감효과 및 순간저전압
개선효과 분석 38
제 4 장 모의실험을 통한 순간저전압 개선효과 분석 40
4.1 초전도한류기 임피던스에 따른 순간저전압 개선효과 분석 40
4.1.1 F1위치 고장발생시 초전도한류기 적용위치별 순간저전압
개선효과 분석 41
4.1.2 F2위치 고장발생시 초전도한류기 적용위치별 순간저전압
개선효과 분석 44
4.2 초전도한류기 종류별 순간저전압 개선효과 분석 48
4.2.1 초전도한류기 한류소자 저항성분 구성시 순간저전압 개선효과 분석 48
4.2.2 초전도한류기 한류소자 리액턴스 구성시 순간저전압 개선효과 분석 50
제 5 장 결론 53
참고문헌 54

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